電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革再探

劉建新 李平 陳國麗

摘要：深層次改革的大背景下，學(xué)校電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)通過十年的改革，在實(shí)驗(yàn)室軟件、實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)建設(shè)、理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)拓展研究和發(fā)現(xiàn)與遵循實(shí)驗(yàn)內(nèi)在規(guī)律等實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)、提高綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例和新的要求教學(xué)模式的改革、利用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段運(yùn)用、不同專業(yè)和水平的學(xué)生提出不同要求和教學(xué)訓(xùn)練，發(fā)揮學(xué)生個(gè)體的能動(dòng)性、教師從"填鴨"式到指導(dǎo)服務(wù)地位的真正改變、平時(shí)與考試相結(jié)合，重視實(shí)踐操作的考核機(jī)制健全等方面積累了不少經(jīng)驗(yàn)，教學(xué)實(shí)踐證明改革取得了顯著的成效。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革 教學(xué)方法 個(gè)體能動(dòng)性 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

在各行各業(yè)進(jìn)行深層次的改革的大背景下，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，高校的人才培養(yǎng)模式理所當(dāng)然必須進(jìn)行深化改革。實(shí)踐教學(xué)作為長(zhǎng)沙理工大學(xué)的辦學(xué)特色之一，我們一直在探索“實(shí)踐應(yīng)用型人才”的好的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)踐動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等內(nèi)在規(guī)律。電工教學(xué)與實(shí)訓(xùn)作為全校工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)踐培訓(xùn)教學(xué)，在其中是重要的一環(huán)，經(jīng)過十多年的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的積累，在以下幾方面有了一些經(jīng)驗(yàn)。

1 電工教學(xué)與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)

1.1硬件建設(shè)

學(xué)校與學(xué)院加大對(duì)電工與實(shí)訓(xùn)基地的投入，在經(jīng)費(fèi)緊張的情況下，較為及時(shí)地更新設(shè)備，加大對(duì)基地的硬件投入。設(shè)備良好率90%以上，教學(xué)與實(shí)訓(xùn)有了硬件保障。

1.2軟件建設(shè)

學(xué)校與學(xué)院加強(qiáng)對(duì)中心與基地的管理，一方面有各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的正確指導(dǎo)和支持，另一方面基地有踏實(shí)肯干、樂于奉獻(xiàn)的高素質(zhì)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，正是大家勇于探索、刻苦專研，業(yè)務(wù)水平才有很大的提高。每?jī)芍荛_一次業(yè)務(wù)研討會(huì)，大家介紹教學(xué)與教研教改方面好的經(jīng)驗(yàn)，討論教材更新、業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)與提高、教學(xué)管理優(yōu)化等問題。平時(shí)大家碰到教學(xué)與實(shí)訓(xùn)中的問題，也會(huì)及時(shí)地交流與探討，大家一同在進(jìn)步，感覺團(tuán)隊(duì)就像家一樣。工作與生活中大家不計(jì)較、互幫互助，大家擰成一股繩、增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的凝聚力。創(chuàng)新實(shí)踐中心有科研課題與工程背景的高水平專家、教授及青年骨干的積極參與，有較高深的理論水平和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，保證實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)秀學(xué)生的精英教育。在大家堅(jiān)持不懈的努力下，電工電子實(shí)驗(yàn)中心與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐中心多年來一直評(píng)為湖南省省級(jí)示范實(shí)驗(yàn)中心與省級(jí)實(shí)踐教學(xué)基地。

2改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

2.1理論聯(lián)系實(shí)踐方法

在實(shí)踐教學(xué)過程中，結(jié)合多媒體課件及實(shí)物展示等教學(xué)手段，采用演示教學(xué)與漸進(jìn)式啟發(fā)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，實(shí)踐中過程中與相關(guān)的理論知識(shí)聯(lián)系起來。首先，通過多媒體講授及演示將實(shí)驗(yàn)與理論課學(xué)到理論知識(shí)聯(lián)系起來；其次，對(duì)于涉及的元器件多、對(duì)學(xué)生來講相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，盡量地將實(shí)際的設(shè)備、元器件與理論原理、公式聯(lián)系起來。學(xué)生感覺知識(shí)有用武之地，對(duì)理論知識(shí)有感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)積極性自然而然就提高了。如日光燈實(shí)驗(yàn)，對(duì)照實(shí)驗(yàn)臺(tái)的元件，講解電容、電感、日光燈、起輝器的原理及接線方法及整個(gè)電路的電流、電壓的分析方法，并與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象對(duì)比驗(yàn)證。如電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，先對(duì)照掛件上的實(shí)物，詳細(xì)講解常開、常閉、啟動(dòng)與停止按鈕等符號(hào)及其工作原理，按照原理講解接線技巧，以及易發(fā)生的錯(cuò)誤與故障。又如三相電路，要求學(xué)生依照實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的電路的數(shù)據(jù)，畫出現(xiàn)實(shí)電路的向量圖，并將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論推導(dǎo)的結(jié)論一一對(duì)照分析，理論與實(shí)踐是否一致（（如星型接線中性點(diǎn)向負(fù)載重的一相偏移，為什么？結(jié)論是否這樣？ 三角形接法在平衡負(fù)載下為什么線電流是相電流的 倍？） 如果接錯(cuò)線、實(shí)驗(yàn)故障都盡可能自己找原因、排除故障。

2.2實(shí)驗(yàn)拓展研究

實(shí)驗(yàn)教材內(nèi)容是基礎(chǔ)性東西，實(shí)驗(yàn)中會(huì)碰到超出教材的知識(shí)，必須引導(dǎo)學(xué)生拓展研究，找出問題、解決問題，學(xué)生的分析問題，解決問題的能力得到了提高。如有源線性一端口等效參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，諾頓支路帶負(fù)載與有源網(wǎng)路帶負(fù)載時(shí)外特性誤差比較大（如圖一），負(fù)載大小對(duì)誤差有什么樣的影響？分析負(fù)載上的電壓在考慮恒流源內(nèi)阻與沒考慮內(nèi)阻時(shí)的相對(duì)誤差為 = 。可見RL遠(yuǎn)小于Rs，負(fù)載的電壓誤差越?。浑娏鞯南鄬?duì)誤差為 = ，顯然，RL越小于Rs時(shí)，誤差越小。所以，RL遠(yuǎn)小于Rs時(shí)誤差要小些。又如受控源的研究實(shí)驗(yàn)，VCVS、CCVS受控源的單口等效電路如圖二（a），接負(fù)載驗(yàn)證負(fù)載特性時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)受控源的輸出電阻R0（較小，一般幾歐姆），所以所接負(fù)載越大，誤差越小，負(fù)載特性趨于與水平軸平行的直線；而VCCS、CCCS受控源的單口等效電路如圖二（b），接負(fù)載驗(yàn)證負(fù)載特性時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)受控源并聯(lián)的輸出電阻R0（較大，一般為幾百千歐姆），負(fù)載電流為 ，RL越小，負(fù)載特性趨于水平軸平行的直線，RL很大（如幾十千歐姆）時(shí)，負(fù)載特性不再是不隨負(fù)載變化而變化，這就是學(xué)生一直問實(shí)驗(yàn)接負(fù)載80KΩs時(shí)為什么數(shù)據(jù)下降的原因。通過這些拓展研究，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)就掌握得較熟、研究得較透，比較容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖1 諾頓支路帶負(fù)載等效電路圖

（a） （b））

圖2 受控源的單口等效電路

2.3遵循實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在規(guī)律

有些實(shí)驗(yàn)中碰到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，課本理論知識(shí)解釋不了，就必須遵循實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生找出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)所在。如一階RC過渡過程的研究得積分電路實(shí)驗(yàn)，必須按圖三接線，如果將電容與電阻互換位置，示波器信號(hào)很弱看不清圖像或圖像不穩(wěn)定甚至沒有圖像，而理論上講互換是可以的，學(xué)生就會(huì)產(chǎn)生疑惑，原來測(cè)量與顯示小電壓信號(hào)，示波器與信號(hào)源必須共地，信號(hào)源與示波器的使用實(shí)驗(yàn)中的相位差測(cè)試、RLC串聯(lián)諧振電路的研究實(shí)驗(yàn)中測(cè)試電壓都是如此，不共地的話容易受到外界干擾（如交流調(diào)壓器等）而得不到穩(wěn)定的圖形與實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

圖3 積分電路接線圖

3發(fā)揮學(xué)生個(gè)體的能動(dòng)性

3.1對(duì)于工科不同專業(yè)提出不同的要求

非電類專業(yè)學(xué)生，如土木、機(jī)械等專業(yè)學(xué)生，動(dòng)手能力不強(qiáng)，大綱要求也不高，提供相對(duì)比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以供選擇，考核的要求相對(duì)較低。對(duì)于電類專業(yè)學(xué)生，電工實(shí)驗(yàn)課學(xué)校采用單獨(dú)授課形式，必須達(dá)到要求的水平才能給1個(gè)學(xué)分。

3.2對(duì)于基礎(chǔ)水平不同的學(xué)生提供不同的訓(xùn)練

基礎(chǔ)水平一般的學(xué)生，只要達(dá)到基本的要求就行。對(duì)于實(shí)踐動(dòng)手能力很感興趣的學(xué)生，對(duì)設(shè)備、元器件已經(jīng)很熟悉了，對(duì)電路原理分析、調(diào)試過程都很清楚，再做就沒什么意義，就可以做挑戰(zhàn)性更強(qiáng)的、設(shè)計(jì)自己想要做的會(huì)更有興趣，如電子大賽培訓(xùn)班實(shí)訓(xùn)；對(duì)單獨(dú)授課專業(yè)學(xué)生，實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)生時(shí)間、空間及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選擇性上開放[1]，學(xué)生可選擇自己喜歡的較為復(fù)雜的項(xiàng)目，如教師的科研課題項(xiàng)目、創(chuàng)新項(xiàng)目中與電工實(shí)驗(yàn)相關(guān)的部分等。對(duì)基礎(chǔ)性差的學(xué)生，對(duì)有些電路分析感覺無從下手，可以做簡(jiǎn)單的、自己喜歡的基礎(chǔ)電路實(shí)驗(yàn)來做。學(xué)生自主選修實(shí)驗(yàn)的方式讓學(xué)生可以根據(jù)自己學(xué)習(xí)情況靈活安排自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[3]。

4老師轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲饬x上的“指導(dǎo)式”服務(wù)

教學(xué)與實(shí)訓(xùn)的主體是學(xué)生，重點(diǎn)是學(xué)生自己練習(xí)，教師的作用主要引導(dǎo)。對(duì)于電工實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)，采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)[2]，講解要點(diǎn)后，教師布置要完成的任務(wù)，學(xué)生自己動(dòng)手解決、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獨(dú)立思考分析得出結(jié)論，老師只起“點(diǎn)撥”作用，要學(xué)生自己解決實(shí)際問題；實(shí)訓(xùn)更能體現(xiàn)這一點(diǎn)：學(xué)生自擬題目，經(jīng)老師同意后，從原理設(shè)計(jì)、元件采購、印刷電路板的設(shè)計(jì)與制作、產(chǎn)品的組裝調(diào)試、故障排除等所有的環(huán)節(jié)都由學(xué)生去完成。老師主要是巡回指導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生自己思考、及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤、講解設(shè)計(jì)思路、安裝工藝、排除故障與調(diào)試技巧，并與同學(xué)討論難點(diǎn)要點(diǎn)、指導(dǎo)學(xué)生展開討論或爭(zhēng)論形成不同的方案及最后根據(jù)學(xué)生完成情況公平地給出成績(jī)，這樣一來，學(xué)生明白了“為什么要做？”、“怎樣做？”、“還能怎樣做？”，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的認(rèn)知能力、動(dòng)手能力、分析問題與解決問題的能力，逐步解決了實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)中學(xué)生對(duì)老師的過分依賴，學(xué)生變被動(dòng)為主動(dòng)，由原來的教育對(duì)象轉(zhuǎn)變成教育服務(wù)對(duì)象，大大地提高了學(xué)生的創(chuàng)造性與主動(dòng)性。

5改革教學(xué)模式

電工實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)較多，電工組教師總結(jié)多年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、教研教改的研究成果，結(jié)合工程實(shí)踐，修改制定“三性”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，調(diào)整“三性”實(shí)驗(yàn)比列，其中基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)占40%，綜合性實(shí)驗(yàn)占20%，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占40%；同時(shí)，對(duì)“三性”實(shí)驗(yàn)提出了新的要求“

5.1基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)

讓學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本方法，在實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)際操作，掌握運(yùn)用常用儀器儀表、電工實(shí)驗(yàn)設(shè)備及技術(shù)，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法。使理論與實(shí)踐相結(jié)合，掌握和探索新知識(shí)的基本途徑與基本規(guī)律。

5.2綜合性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容側(cè)重于所學(xué)的一些知識(shí)的綜合運(yùn)用，多個(gè)知識(shí)點(diǎn)結(jié)合運(yùn)用。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和解決較為復(fù)雜的實(shí)際問題的能力。

5.3設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)層次既有綜合性又有探索性，主要側(cè)重于學(xué)生創(chuàng)新能力的開放，主要安排一些特定的計(jì)算、方案設(shè)計(jì)、電路調(diào)試等。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下查閱資料、設(shè)計(jì)方案、組織實(shí)施、調(diào)試以及故障分析，培養(yǎng)學(xué)生工程開發(fā)與應(yīng)用能力。

6采用現(xiàn)代教學(xué)手段

教師之間業(yè)務(wù)交流、學(xué)生之間的學(xué)習(xí)方法交流可以通過QQ群，師生進(jìn)行交流、答疑等活動(dòng)可以依托學(xué)校數(shù)字教學(xué)平臺(tái)，在網(wǎng)上建立留言板。利用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，打破傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)在實(shí)間上、空間上的限制，師生可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)，通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、業(yè)務(wù)交流討論。同時(shí)，為了提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)中心配備了多媒體投影設(shè)備，并能配套實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件等輔助教材，為合理使用現(xiàn)代化的教學(xué)手段提高教學(xué)效果創(chuàng)造條件。

7綜合考核機(jī)制

公平、公正的考核機(jī)制有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)積極性。對(duì)于非電類學(xué)生，考核占課程總成績(jī)的20%，采用平時(shí)操作成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)相結(jié)合的方式，平時(shí)多注意學(xué)生是否獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)，防止學(xué)生相互抄襲現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)報(bào)告考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及數(shù)據(jù)的處理與分析等環(huán)節(jié)；對(duì)于電類專業(yè)學(xué)生，除這些要求外，考核時(shí)加上一對(duì)一的提問，考核實(shí)驗(yàn)操作與分析的掌握情況給成績(jī)，同時(shí)將平時(shí)與考試分?jǐn)?shù)比為6：4，充分體現(xiàn)重視實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，通過教學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、考試復(fù)習(xí)，考試及提問各個(gè)環(huán)節(jié)，每一個(gè)學(xué)生的水平老師是心中有數(shù)的，考核嚴(yán)格把關(guān)，堅(jiān)持原則，保證公平對(duì)待每一個(gè)學(xué)生。

8總結(jié)

在師生的共同努力下，電工實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)取得豐碩的成績(jī)，老師樂于教、學(xué)生樂于學(xué)，取得了教學(xué)相長(zhǎng)的良好局面。電工實(shí)驗(yàn)學(xué)生真正做到了從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”態(tài)度轉(zhuǎn)變，動(dòng)手能力也有很大的提高、參加實(shí)訓(xùn)學(xué)生在電子大賽取得優(yōu)異的成績(jī)，學(xué)生多次獲得全國電子大賽一等獎(jiǎng)。我們將繼續(xù)加強(qiáng)與探討教學(xué)改革，爭(zhēng)取取得更大的成績(jī)。

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